Как сделать солнечную плиту «Санбрелла»

Данные проекта

Авторы	Тери Грюнтанер
Сделал	Да
Реплицированный	Нет
Расходы	80,97 долларов США
Случай	Солнечная плита
Манифест ОКХ	Скачать

Зонт под дождем, параболическая солнечная плита под светом... Солнечная брелла!

Энергия, используемая для традиционного приготовления пищи, поступает из различных источников: древесины, газа, нефти, угля, электричества и т. д. Хотя приготовление пищи на солнечной энергии кажется отдельной категорией, оно является основой для всего остального. Энергия Солнца способствовала росту дерева; растения и животные, захороненные на дне океана сто миллионов лет назад, анаэробно разлагались с образованием сырой нефти [1] ...

Разница между использованием традиционных технологий, таких как древесина , нефть и газ , и использованием чистой солнечной энергии заключается в количестве передач, которые должна пройти энергия (а также побочный продукт использования, конечно). Например, при использовании газа светит Солнце, дерево растет, животное ест, гриб пирует, газ горит, а затем горшок нагревается. Чтобы использовать чистую солнечную энергию, как в случае с солнечной плитой, светит Солнце… а затем кастрюля нагревается. Простой, понятный и, казалось бы, гораздо более эффективный способ приготовления пищи для потребления человеком.

Проекты солнечных плит

Из солнечной плиты

Солнечные плиты — это солнечные концентраторы, в которых точность и эффективность принесены в жертву ради простоты конструкции и использования легкодоступных материалов. Используются неточные геометрии, которые все же допускают температуру кипения воды или выпечки хлеба. Некоторые расчеты, относящиеся к конструкции солнечных плит с параболоидными отражателями, можно найти на странице расчетов, связанных с Солнцем .

Существует целый спектр конструкций солнечных плит, каждая из которых имеет свои уникальные затраты, преимущества и оптимальные условия. Некоторые примеры...

• 

  Плита на солнечной панели: просто разрезанная коробка с приклеенной по бокам фольгой. Пример проекта: математик-механик для параболоидов

• 

  Солнечная плита: стеклянная панель создает парниковый эффект. Пример проекта: исследовательский проект по использованию солнечной плиты

• 

  Плита с солнечной корзиной: культурно приемлемая плита с солнечным ящиком. Пример проекта: Параболическая солнечная плита Willow Basket

• 

  Солнечная спутниковая плита: параболическая форма фокусирует солнечный свет в одной точке. Пример проекта: Солнечная плита со стулом Papasan

• 

  Параболическая солнечная плита: собрана детьми с использованием математических формул. Пример проекта: Как сделать солнечную печь для детей (Locally Delicious)

• 

  Солнечная плита для зонтов: Зонты часто имеют коническую форму, но могут очень близко приближаться к параболе. Пример проекта: Как сделать солнечную плиту Sunbrella.

• 

  Солнечная плита из шин: сэндвич из переработанных черных покрышек, обеспечивающий хорошую изоляцию и экономичность.

Фон

Параболические отражатели [2] концентрируют солнечный свет в фокусе. Чем точнее форма, тем четче фокус. Когда параболическая солнечная плита направлена ​​неправильно, фокусная точка рассеивается, создавая внеосевое параболическое отражение. Таким образом, чтобы сохранить фокус на месте, необходимо часто регулировать параболические солнечные плиты. Этот фокус создает очень высокие температуры, идеальные для таких районов, как округ Гумбольдт, где Солнце не очень сильное или прямое [3] .

Возможностей предостаточно

Будучи студентом факультета соответствующих технологий в Калифорнийском политехническом университете им. Гумбольдта весной 2009 года и имея доступ к невероятным человеческим ресурсам ( Барт Орландо и Лонни Графман), я не мог представить себе лучшего времени и места для совместного проектирования, сборки, тестирования и наслаждайтесь зонтичной солнечной плитой.

Удивительные возможности для роста открываются на каждом этапе этого проекта, поэтому я могу…

• Устанавливайте связи и дружбу с членами сообщества
• Работайте совместно с замечательными учителями и учениками.
• Расширить свои знания о способах использования энергии Солнца.
• Освежить свои математические навыки и научиться применять их в инженерии
• Перерабатывайте материалы для нового поколения
• Использовать информационные ресурсы соответствующего технологического коллектива.
• Интегрируйте социальную, экономическую и экологическую ответственность в проект DIY.
• Создать вики-страницу
• Вдохновляйте других делать то же самое и признавайте их щедрость возможностей.

Этот проект действительно стал возможным благодаря единственному и неповторимому Барту Орландо . Барт — настоящий технологический провидец, который, помимо прочего, превращает общедоступные предметы в солнечные плиты. Он является наставником и работает со студентами в районе Гумбольдта над проектированием и созданием инновационных технологий, таких как солнечная плита с параболической корзиной для неиндустриальных культур и солнечная плита со стулом Papasan для промышленно развитых культур. В душе он учитель и создает образовательные экспозиции и демонстрации везде, где бы он ни был: от мероприятий и школ до фермерских рынков и кооперативов. Его миссия — уменьшить негативное воздействие использования древесины и других традиционных методов приготовления пищи на здоровье и окружающую среду, а также сделать приготовление пищи на солнечной энергии доступной для всех… кто готовит еду. ☺ Спасибо, Барт, за твою самоотверженную работу, руководство и дружбу. Дополнительные примеры AT-проектов, которые задумал Барт, можно увидеть в Интернете на сайте Projects With Bart [4] .

Этот проект был вдохновлен другой Sunbrella , созданной в 2000 году. Спасибо всем, кто документирует свою работу в Интернете!

Дизайн

Зонт — очень подходящий инструмент в округе Гумбольдт, как и плита, в которой используется чистый возобновляемый ресурс. Поэтому мы решили объединить их и создать невероятный аппарат: зонтик под дождем, солнечную плиту под солнцем… Sunbrella!

Критерии

Руководящие принципы, которые мы использовали при разработке Sunbrella, а также по которым мы оценивали наш успех, составляют наши критерии. Вы также можете думать о них как о целях...

• Эффективен — может готовить еду и кипятить воду.
• Безопасно – стабилен во время приготовления
• Портативный - может складываться достаточно хорошо, чтобы его можно было эффективно транспортировать и хранить.
• Функциональность - выдерживает использование под дождем без повреждений.
• Прочный — выдерживает многократное использование в качестве плиты.
• Простой – его легко понять, использовать и построить.
• Экономичность : используются повторно используемые/переработанные материалы и образуется мало отходов.
• Привлекательный – вызывает интерес и размышления, эстетически приятен.

Рамка

Каркас подобен каркасу, именно он удерживает параболическую форму плиты. Поскольку наша рама представляет собой зонтик, мы повсюду искали тот, который имел правильный размер, форму и стержень.

• Размер . Чем больше диаметр параболической плиты, тем больше солнечных лучей отражается в фокусе. Мы подсчитали, что зонт диаметром 50–60 дюймов будет наиболее подходящим, поскольку мы хотим иметь возможность накормить и сохранить сухими несколько человек, в то же время имея возможность легко транспортировать Sunbrella.
• Форма . Большинство зонтов не совсем параболические, а часто имеют цепную или коническую форму . Количество панелей, составляющих зонтик, определяет, насколько гладкой будет трехмерная форма, поэтому чем больше, тем лучше с точки зрения параболоида. Мы стремились ограничиться не менее чем 12 панелями, составляющими наш зонт.
• Древко . Концы стержня действительно важны: ручка и наконечник. Прямая ручка показалась нам наиболее компактной и дала больше возможностей для посуды. Наконечник играет огромную роль при креплении Sunbrella, поэтому нам нужен был длинный и прочный наконечник.

После многих недель поисков в регионе Гумбольдта мы решили купить на Ebay зонт: белый, диаметром 60 дюймов, 16 панелей, с прямой ручкой и наконечником длиной 2,5 дюйма, выходящим из стержня (поэтому он действительно прочный). Примерно за неделю до того, как мы закончили, мы нашли идеальный зонт, почти идентичный этому, но лучше, потому что он радужного цвета, с серебряным стержнем и ребрами (вместо черных) и с более высоким фокусом. На этой странице вы увидите изображения обоих.

Отражатели

Отражатели — это то, что, как я уверен, вы догадались, на самом деле отражает солнечные лучи. На рынке доступно множество материалов, которые имеют разную степень отражательной способности, долговечности, цены и так далее. Отличная сравнительная таблица отражателей была сделана другим студентом Engr 305 в 2008 году. В идеале, для простоты установки на панели должен быть постоянно пришит материал, похожий на ткань с очень большим количеством нитей, например, жидкий хром. Этот материал был недоступен, но он есть*, поэтому вместо этого мы решили создать отдельные отражатели, которые можно было бы скользить по панелям при использовании в качестве плиты и хранить в противном случае. Мы остановились на майларе и ацетате целлюлозы.

• Майлар – пленка из полиэстера с отражательной способностью 98%. Он имеет хороший однородный цвет, стабильность размеров, высокую термостойкость и не рвется. [5]
• Ацетат целлюлозы – выглядит как пластик, легко режется и гибкий. CA производится из древесной массы и может быть компостирован и сожжен. Он также плохо удерживает тепло, гипоаллергенен и устойчив к плесени и грибку. [6]

Строительство

На изготовление отражателей ушло много времени и энергии. Нам пришлось пройти несколько проб и ошибок, чтобы найти отражатель нужного размера – это было не так просто, как кажется. Мы обнаружили, что панели зонта не могут быть покрыты отражателями равнобедренного треугольника из-за кривизны, которая приводит к образованию зазора между отражателями посередине, когда они изгибаются, чтобы соответствовать изгибу. Итак, мы решили расширить углы треугольника и позволить одной из сторон под самым острым углом выступать за следующую область панели.

1. Измерьте ширину отдельной панели (плюс еще несколько для среднего значения) в плоскости обода и средней точке, полную радиальную длину, радиальную длину между плоскостью обода и средней точкой и радиальную длину между плоскостью обода и желаемой точкой. длина отражателей (мы оставили 4 дюйма от вершины зонта).
2. На большом куске картона проведите линию (около боковой стороны) по длине и ширине плоскости обода. Из середины этой линии проведите перпендикуляр, равный полной радиальной длине, отметив точку на этой линии, где находится середина и желаемая длина отражателя.
3. В средней точке нарисуйте центральную линию (ее пересечение в средней точке), параллельную линии плоскости обода на длину ширины средней точки.
4. Используя ярдовую палку (или любую длинную линейку), соедините конечную точку линии плоскости обода с конечной точкой средней линии на той же стороне от полной радиальной линии. Проведите линию от плоскости обода до точки пересечения с полной радиальной линией. (Если она не пересекается, ничего страшного.) Повторите то же самое с другими конечными точками.
5. Нарисуйте линию, параллельную линии плоскости обода, в той точке по радиальной длине, где находится желаемая длина отражателя. Теперь у вас должна быть трапеция с высотой, равной желаемой длине отражателя, и основанием, равным длине линии плоскости обода.
6. Положите лист ацетата целлюлозы так, чтобы сторона и угол совпали с линией плоскости обода и одной из его конечных точек (уважительно). Надежно закрепите лист на месте, чтобы можно было вырезать трапецию канцелярским ножом.
7. Вставьте трапецию в секцию панели. Оцените, как выстроена деталь, и внесите соответствующие исправления. В нашем зонтике одна из сторон идеально выровнена, а другая выступает за соседнюю секцию рядом с центром зонтика. Нам это нравится, поскольку это помогает удерживать этот конец на следующей панели.
8. Продолжайте, пока все панели не будут заполнены.
9. Для майлара создайте трафарет, идентичный вырезанным кусочкам ацетата целлюлозы, за исключением того, что сделайте отступ на сантиметр или около того на одном из длинных краев и на краю плоскости обода, чтобы ацетат целлюлозы выступал над ним.
10. Приклейте майлар к ацетату целлюлозы примерно на 1 сантиметр ниже края плоскости обода.

Стоять

Подставка — это крепление или основание для солнечной плиты. Крайне важно, чтобы подставка легко регулирулась, чтобы солнечная плита могла отслеживать движение Солнца с минимальными помехами в процессе приготовления. Подставка, очевидно, также должна быть достаточно прочной и надежно закрепленной, чтобы выдерживать Sunbrella с едой.

Мы придумали несколько различных дизайнов стенда, два из которых мы действительно опробовали:

• Кола – эта конструкция действует как продолжение кончика зонта. Мы привинтили длинный кол к длинной медной трубе, достаточно гибкой, чтобы ее можно было регулировать вручную, но достаточно прочной, чтобы сохранять форму, удерживая Sunbrella. Кол прочно втыкается в землю, а затем кончик зонта закрепляется в конце медной трубы. Необходима какая-то опора, чтобы кол не вращался свободно в почве, например, эластичные шнуры, закрепленные с обеих сторон.
• Штатив . Штативы прекрасно подходят для подставки для плиты на солнечных батареях, поскольку они хорошо заземлены, легко регулируются и фиксируются в любом направлении. Мы разработали интерфейс, в котором зонт крепится к штативу с помощью алюминиевой пластины, трубок, кронштейнов и резиновых трубок. Этот интерфейс прикручивается туда, где обычно находится камера, и плотно удерживается на Sunbrella. Для создания этого интерфейса нам очень повезло знать кого-то, у кого есть доступ к станку для обработки железа, который может резать и сверлить алюминиевый лист, как ничто. Спасибо Джону Дэвису из Solar Racks в Аркате!

Посуда

Посуда — это то, что облегчает приготовление пищи, включая кастрюлю, ее основание и, в идеале, лобовое стекло (ну, и, конечно же, миксер и прихватку). Обычно параболические солнечные плиты не имеют вала, проходящего прямо через фокус. Это создает некоторые проблемы, но, в свою очередь, способствует творчеству.

• Горшок . Это может быть что угодно, например кастрюля, блюдо или банка. Что бы это ни было, оно должно быть черным, поскольку черный цвет поглощает весь спектр света. При выборе размера горшка важно учитывать размер фокусной точки (то есть, насколько она на самом деле сфокусирована) и местоположение. Поскольку фокус нашего зонтика (это не имело большого значения) находился над балками и над ними, нам нужно было поставить горшок как можно ниже. Мы решили использовать форму для торта «Бунт», представляющую собой горшок, похожий на пончик, с полым конусом посередине. Этот горшок идеально скользит по ручке, спускается по валу и прижимается к балкам. Поскольку дно кастрюли очень горячее, мы решили использовать две формы для торта, одну внутри другой, с небольшим пространством между ними, чтобы избежать пригорания пищи и обеспечить конвекцию.
• Основание . Основание — это то, на чем горшок стоит или подвешивается. Он должен выдерживать высокую температуру кастрюли и максимально тяжелый вес, когда она наполнена едой. В Sunbrella ребристые балки служат основой, но, поскольку они тоже черные, нам нужно было защитить их от высокой температуры. Мы покрыли ребра алюминиевой фольгой, установили жестяную форму для пирога под ребрами, а также прикрепили обернутый фольгой деревянный брусок, похожий на пончик, под горшок.
• Щит — своего рода прозрачное ветровое стекло, которое оставляет небольшое пространство между ним и горшком, позволяет горшку поглощать солнечные лучи, но не позволяет ветру охлаждать его за счет конвекции.

Контейнер

Поскольку зонт не всегда должен быть Sunbrella, было бы неплохо удобно хранить отражатели и другие компоненты. Мы решили использовать трубку из ПВХ с двумя торцевыми заглушками. Вырезаем клин из пенопласта, чтобы закрепить зонтик внутри трубки. Отражатели просто оборачиваются тканью и помещаются внутрь. По поводу контейнера появилось больше идей, их можно найти в разделе «Дальнейшее».

Материалы и стоимость

Инструменты

• Линейка
• Измерительная линейка
• Ножницы
• Универсальный нож
• Плоскогубцы
• Режущие ножницы
• Картон
• Перчатки
• Солнечные очки
• Блокнот
• Камера
• Радио

Выполнение

Настраивать

Настройка Sunbrella удивительно проста и занимает у одного человека всего около 10 минут! Это так же просто, как....

Как только все отражатели будут на месте, обратите внимание на внеосевое параболическое отражение. Это рассеяние света может повредить чьи-то глаза или вызвать пожар, если настало время и поблизости есть легковоспламеняющиеся материалы. Если вы не пользуетесь плитой, поверните ее на 180 градусов от оси или накройте листом.

Готовка

Теперь самое интересное! Экспериментируйте с выпечкой, жаркой, тушением... Для вдохновения ознакомьтесь с некоторыми замечательными советами и рецептами приготовления блюд на солнечной энергии в Интернете и в книгах.

При использовании Sunbrella всегда надевайте солнцезащитные очки с защитой от ультрафиолета и держите под рукой прихватки и полотенца во время приготовления пищи. Кроме того, следите за тем, насколько освещена кастрюля... параболические солнечные плиты необходимо регулировать каждые 15 минут или около того, чтобы точно фокусироваться на Солнце.

Снять

Отверните Sunbrella от Солнца и отмените то, что вы только что сделали... просто! Обязательно позаботьтесь об отражателях. Сложите их вместе, оставив сторону ацетата целлюлозы вверх с обоих концов для защиты, и заверните в ткань. Хранение Sunbrella в контейнере довольно интуитивно понятно, но на случай, если вам интересно...

Оценка

Итак, насколько хорошо мы в конечном итоге удовлетворили наши критерии ? Хотя я не хочу оправдываться, нехватка времени была основной причиной поспешных решений, которые не обязательно соответствовали нашим критериям... но мы старались!

• Эффективно? - Да, мы успешно испекли печенье и торт. К сожалению, нам еще предстоит протестировать кипящую воду, поскольку мы не придумали, как предотвратить образование конденсата на валу и его попадание на отражатели Sunbrella. Мы будем держать в курсе результатов нашего тестирования.
• Безопасный? - Да, Sunbrella еще не зажгла черную плотную бумагу (хотя мы не сомневаемся, что это произойдет в середине лета), и штатив очень устойчив. Однако необходимо следить за внеосевым параболическим отражением, поскольку оно может повредить чье-то зрение. Кроме того, и майлар, и ацетат целлюлозы огнеопасны.
• Портативный? - Да, контейнер Sunbrella занимает примерно 2-3 места закрытого зонта и легкий. Однако необходим штатив меньшего размера, поскольку тот, к которому у нас был доступ, слишком громоздкий для удобной транспортировки.

• Функциональный? - Да, поскольку отражатели вынимаются, когда они не используются, зонт функционирует так же, как и любой другой.
• Прочный? - И да, и нет, поскольку, хотя мы уже много раз использовали Sunbrella, мы обнаружили, что майлар царапается в тех местах, где отражатели проскальзывают под ребра и контактируют с выступами.
• Простой? - Да, удивительно просто!
• Экономичный? - И да, и нет, ведь мы закупили довольно много новых материалов, в том числе зонтик, майлар и ацетат целлюлозы. Через некоторое время майлар также потребуется заменить. Но, по крайней мере, его основной источник энергии (солнечные лучи) бесплатный, обильный и чистый!
• Привлекательный? - Да, я думаю, это красиво! Он объединяет в себе привычные всем предметы, зонтик и штатив, в то, что нужно (почти) каждому, — плиту! Кроме того, оба цвета зонтов, белый и радужный, могут вызвать интересную дискуссию о солнечном свете и цветовом спектре.

В целом, это замечательный шаг к экологичной жизни «сделай сам»!

Фюртур

Проект никогда не завершается, поскольку всегда существует бесконечное количество способов улучшить и адаптировать технологию. Мы весело провели время, придумывая возможности захватить Санбреллу (как выразились Веселые Проказники) ФУРТХУРРРР!!

• Контейнер можно спроектировать так, чтобы он также использовал солнечные лучи, используя черные трубки, предназначенные для хранения горячей воды. Пока Sunbrella используется, контейнер можно наполнить водой и оставить на солнце, приняв горячий душ после горячей еды!
• Торцевые крышки контейнера можно заполнить концентрическими чашками для посуды.
• Антенна спутникового приемника может быть подключена к штанге Sunbrella для телекоммуникаций.

Пожалуйста, добавьте (и попробуйте!) свои видения!

Литературный обзор

• Радабо, Джозеф М. 1998. «Небесное пламя: Путеводитель по солнечным плитам». Орегон: Издательство Home Power Publishing.
  • В книге описываются экологические и социальные преимущества солнечных плит, несколько различных конструкций и экспериментов, а также инструкции по сборке солнечной печи SunStar, а также советы по приготовлению и тому, как изготовить комплект SunStar Kit для отправки другим.
• Хэласи, Бет и Дэн, ред. 1992. «Готовим на солнце: как построить и использовать солнечные плиты». Калифорния: Morning Sun Press.
  • В этой книге подробно описано, как построить солнечную плиту и солнечную печь, а также приведены рекомендации по использованию и множество рецептов.
• Мартин, Рэйчел и другие. « Проектирование солнечных печей для использования в развивающихся странах ». 2006. Международный журнал сервисного обучения в инженерии 2, № 1: 78-91. http://www.ijsle.org/ (по состоянию на 10 февраля 2009 г.).
  • Профессора и студенты объединили лабораторные испытания, проведенные в Корнелльском университете, с полевыми исследованиями, проведенными в Никарагуа, чтобы понять, что нужно для разработки солнечных печей для использования в развивающихся странах.
• Паредес, Хуан Франциско. 2006. « Портативное солнечное барбекю : портативная параболическая плита, построенная из зонтика». Архив солнечной кулинарии. http://www.solarcooking.org/ (по состоянию на 10 февраля 2009 г.).
  • Инструкция, как построить солнечную плиту из зонтика, алюминизированного картона и штатива.

Контактная информация

• Тери Грюнтанер — Поведенческая и социально-экономическая наука, Калифорнийский политехнический университет им. Гумбольдта '11 tlg49@humboldt.edu
• Барт Орландо — медицинская биология, Калифорнийский университет в Ирвине, 1982 г. bart6591@yahoo.com

Связанные проекты

Параболическая солнечная плита Алейхи

Анализ солнечной плиты с наклонным окном

Как получить солнечную коробку

Земляная солнечная плита

Фокусно-сбалансированный параболоид для солнечных плит

Использование солнечной энергии (USAID в Африке – истории успеха)

Шестиугольная солнечная плита

Как сделать солнечную плиту «Санбрелла»

Как сделать сложную параболическую солнечную плиту

Как сделать солнечную плиту из одного листа

Как сделать небольшую параболическую солнечную плиту (Общественный центр Джефферсона)

Как сделать солнечную печь (Колледж Сьерра-Невада)

Как сделать солнечную печь для детей (Вкусно на месте)

Как сделать солнечную печь для боулинга

Школьная солнечная печь Local Delicious

Солнечная печь Local Delicious для детей со взрослыми

Математик-механик по параболоидам

Солнечная плита со стулом Papasan

Параболическая корзина и солнечная плита из консервной банки

Солнечная воскотопка SCRAP Humboldt с 3D-печатными формами

Больше результатов

Солнечное меню

Главные темы	Солнечная энергия Солнечная энергия Фотовольтаика ( исследования ) Концентрированная солнечная энергия Солнечная тепловая энергия Фотоэлектрическая солнечная тепловая Пассивная солнечная энергия
Технологии	Солнечная плита ( Проекты ) Солнечная система горячего водоснабжения ( Проекты ) Солнечный перегонный аппарат ( Проекты ) Солнечный дегидратор ( Проекты ) Теплица ( Проекты ) Солнечная дезинфекция воды ( Проекты ) Фотоэлектрические системы Photovoltaic devices

Данные страницы

Keywords	parabolic solar cookers, versatile design, umbrella, solar cooking
SDG	SDG07 Affordable and clean energy, SDG11 Sustainable cities and communities
Authors	Teri Grunthaner
License	CC-BY-SA-3.0
Organizations	Cal Poly Humboldt
Language	English (en)
Related	0 subpages, 25 pages link here
Aliases	Sunbrella, How to make a Sunbrella solar cooker, "Sunbrella" solar cooker
Impact	7,733 page views
Created	February 5, 2009 by Teri Grunthaner
Modified	January 29, 2024 by Felipe Schenone
Cite as	Teri Grunthaner (2009–2024). "How to make a "Sunbrella" solar cooker". Appropedia. Retrieved June 1, 2024.
API queries	basic, semantic, html, files, more